Silmäsolut "uudelleenkytkevät yhteytensä", kun näön heikkeneminen alkaa, tutkijat löytävät

UCLA:n David Geffenin lääketieteellisen tiedekunnan Jules Stein Eye Instituten tutkijat ovat havainneet, että tietyt verkkokalvon solut voivat ohjelmoida itsensä uudelleen, kun näkö alkaa heiketä retinitis pigmentosassa, perinnöllisessä silmäsairaudessa, joka johtaa etenevään sokeuteen.

Hiiritutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että sauvasolujen bipolaarisolut – hermosolut, jotka tyypillisesti vastaanottavat syötettä sauvoilta, jotka välittävät yönäköä – voivat muodostaa uusia toiminnallisia yhteyksiä tappisoluihin, jotka välittävät päivänäköä, kun niiden tavalliset kumppanit lakkaavat toimimasta. Tulokset julkaistaan Current Biology -lehdessä.

Retinitis pigmentosa vaikuttaa miljooniin ihmisiin maailmanlaajuisesti ja on yksi perinnöllisen sokeuden johtavista syistä. Vaikka tauti usein etenee hitaasti ja jotkut potilaat säilyttävät merkittävän näkökyvyn keski-ikään asti, verkkokalvon sopeutumisesta solukatoa ei tiedetä juurikaan. Näiden luonnollisten sopeutumisten ymmärtäminen voi auttaa tunnistamaan uusia kohteita näköä säilyttäville hoidoille.

Tutkijat käyttivät hiiriä, joilla oli rodopsiinin poistogeeni. Tämä geeni mallintaa retinitis pigmentosan varhaisvaihetta, jossa sauvasolut eivät reagoi valoon ja rappeutuminen tapahtuu hitaasti. He tekivät sähköisiä mittauksia yksittäisillä sauvasolujen bipolaarisoluilla nähdäkseen, miten nämä solut käyttäytyvät, kun niiden normaalit signaalit menetetään.

Tutkimusryhmä käytti myös muita hiirimalleja, joilta puuttui useita sauvasignaalijärjestelmän osia, selvittääkseen, mikä laukaisee uudelleenjohdotuksen. Yksittäissolujen tasolla saadut tulokset vahvistettiin mittaamalla sähköistä aktiivisuutta koko verkkokalvolla.

Hiirillä, joilla oli sauvasolujen rappeuma, bipolaariset sauvasolut osoittivat voimakkaita vasteita, jotka perustuivat tappisoluista tuleviin signaaleihin tavanomaisten lähteidensä sijaan. Nämä uudet yhteydet osoittivat tappisoluille tyypillisen sähköisen ominaisuuden.

Uudelleenkytkentöjä tapahtui vain hiirillä, joilla oli sauvasolujen rappeuma, eikä niitä havaittu muissa malleissa, joissa sauvasolut eivät reagoineet valoon, mutta itse solut eivät kuolleet. Tämä viittaa siihen, että hermoyhteyksien uudelleenkytkentöjen laukaisee itse rappeutumisprosessi, eikä pelkästään valosignaalien puuttuminen tai synapsien tuhoutuminen.

Nämä löydökset täydentävät saman ryhmän vuonna 2023 tekemää tutkimusta, joka osoitti, että yksittäiset tappisilmät voivat pysyä toimintakykyisinä jopa vakavien rakenteellisten muutosten jälkeen taudin myöhäisissä vaiheissa. Yhdessä nämä tutkimukset osoittavat, että verkkokalvo käyttää erilaisia sopeutumismekanismeja taudin etenemisen eri vaiheissa.

"Tuloksemme osoittavat, että verkkokalvo sopeutuu sauvojen menetykseen tavalla, joka pyrkii säilyttämään herkkyyden päivänvalolle", sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja, tohtori AP Sampat Jules Stein -instituutista.

"Kun sauvasolujen ja sauvasolujen väliset normaalit yhteydet menetetään, nämä solut pystyvät uudelleenjohdottumaan vastaanottaakseen signaaleja tappisoluista. Näyttää siltä, että tämän plastisuuden signaali on itse rappeutuminen, ehkä gliasolujen tukisolujen tai kuolevien solujen vapauttamien tekijöiden kautta."

Yksi avoin kysymys on, onko tämä uudelleenjohdotus yleinen mekanismi, jota verkkokalvo käyttää sauvojen kuollessa. Tutkimusryhmä tutkii nyt tätä prosessia muissa mutanttihiirissä, joilla on rodopsiinin ja muiden sauvaproteiinien, joiden tiedetään aiheuttavan retinitis pigmentosaa ihmisillä, puutoksia.